防强磁智能型集成变电站的制作方法
【专利摘要】一种防强磁智能型集成变电站，属于智能箱式变压器领域。包括变电站箱体、高压保护柜和低压保护柜，变压器箱体内设置依次连接的高压母线、变压器和低压配电装置，其特征在于：在变压器的高压侧的高压母线上依次设置传感器式高压电能表、传感器和开关机构，传感器和开关机构连接微机保护器；在传感器式高压电能表一侧设置磁场检测电路，磁场检测电路的输出端连接微机保护器。微机保护器检测外部磁场变化，其高压保护系统提高了保护性能，减少了故障，减小了体积，提高了保护特性、克服了传统箱变问题。本实用新型可以实现：防窃电、计量准确、节能省电、控制灵敏、安全。
【专利说明】
防强磁智能型集成变电站
技术领域
[0001]本实用新型提供一种防强磁智能型集成变电站，具体说是一种10_35kv箱式变电站。
【背景技术】
[0002]目前，箱变技术的开发与应用在欧美国家普及率已高达90%以上，而在我国仅为15%左右。特别在箱变智能化技术方面，较国外有着较大的差距，国内相关技术的研究属起步阶段。特别是在广域的城市输配电网络系统中仍延用传统的土建变电站和户内外变压器亭(台)，即使有少数箱式变电站应用，仍有多数箱式变电站为金属箱体，存在着易腐蚀、凝露、老化、污染环境，维修难、土建、运行、维护费用高，自动化水平低等诸多弊端。并且环网供电电缆采用高压架空线路的接入方式。
[0003]己有变电站的低压无功补偿采用常规机械开关投切电容器组开关，合闸时触点弹跳易产生过电压和动作延时产生涌流，分闸时易重燃产生过电压并且不可频繁操动、静态均压不适于补偿无功变化快速的负荷等缺点。
[0004]其存在的不足是:1、测量模块采用交流采样法采集数据和处理，需要对采集的数据进行分压处理和I/V变换，才能输入模拟开关进行处理，浪费大量电能，并且误差交大;2、取得计量、保护信号是传统的取样方法。3、不能具备防强磁窃电的功能，潜在窃电风险。
【实用新型内容】
[0005]根据以上现有技术中的不足，本实用新型的目的在于提供一种计量准确、节能省电、控制灵敏安全的防强磁智能型集成变电站。
[0006]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:防强磁智能型集成变电站，包括变电站箱体、高压保护柜和低压保护柜，变压器箱体内设置依次连接的高压母线、变压器和低压配电装置，其特征在于:在变压器的高压侧的高压母线上依次设置传感器式高压电能表、传感器和开关机构，传感器和开关机构连接微机保护器;在传感器式高压电能表一侧设置磁场检测电路，磁场检测电路的输出端连接微机保护器。
[0007]传感器式高压电能表或者传感器式组合互感器，即可以在高压侧实现计量，通过远传无线、光纤等方式把数据传回到低压侧，又可以将传感器式高压电能表作为传感器使用，把高压侧的电流、电压信号用毫安、毫伏的弱信号传回到低压侧，用于精确控制。高压保护柜设置在变电站箱体内，并且设置在变电装置的一次侧和高压电缆之间，用于连接高压电缆和输出母线，起到防护。
[0008]其中优选方案是:
[0009]所述的微机保护器的输入端连接传感器的输出端，微机保护器的输出端连接开关机构。传感器采集高压侧信号，经过处理，能够实现保护、监控、通信、自动切换控制开关机构、故障录波、断路器状态检测等多功能，能够在分析软件上显示各元件动作过程，便于事故分析和装置的调试。所述的高压传感器为电流、电压组合式传感器，其输出端连接微机保护器。采用弱电信号进行分析处理。
[0010]所述的微机保护器的输入端直接连接传感器式高压电能表的输出通讯端。直接采用其弱电微信号进行处理，不需要另外设置高压传感器。
[0011]所述的磁场检测电路设置若干霍尔传感器和外围电路，若干霍尔传感器围绕传感器式高压电能表。用于检测传感器式高压电能表附近的磁场大小，输入微机保护器进行分析。
[0012]所述的微机保护器包括微处理器、DSP、FPGA和存储器，微处理器的输入端通过DSP连接10-16路模拟量输入通道，微处理器的输入端还通过FPGA连接12路开关量输入通道，微处理器的输出端通过FPGA连接8路开关量输出通道，微处理器的数据端连接存储器，模拟量输入通道设置A/D转换器，所述的微处理器设置通讯装置、对话显示装置和提醒报警装置。微处理器处理输入信号，根据不同的运行情况，控制输出，通过开关量输出通道控制开关机构动作，并且通过通讯装置、对话显示装置和提醒报警装置，实现数据的上传、抄送、输入、显示，实现运行状态的指示、报警或者预警。
[0013]所述的高压保护柜和低压保护柜采用485线连接，也可以采用无线连接。增加通讯功能，实现了联网信息采集，提高了安全性和防窃电性能。
[0014]所述的变电装置主要为变压器，变压器可以采用材质不低于30ZH110冷乳硅钢片；三相三柱立体对称结构有最平衡的三相磁路;每组心片由薄钢带在专用铁心卷绕机上绕制而成，压力均匀紧实。采用三角形结构的全密封波纹油箱，三相均设置波纹片以保证散热及补偿随油温变化而导致的油体积变化的膨胀体积;箱盖上装有带压力释放阀的油位计便于加油及观察油面高度，及对变压器内部突发断路故障过电压时释放压力，安全保护。
[0015]所述的低压配电装置设置使用直列式熔断器开关。
[0016]本实用新型防强磁智能型集成变电站所具有的有益效果是:通过在箱式变电站的变压装置高压侧设置和使用传感器式高压电能表和毫伏级信号保护监控装置，传感器式高压电能表计量和测量的高压侧电流、电压、功率、功率因数、用电量等数据通过485或无线方式传输到低压保护柜的数据显示终端；高压电流、电压组合式传感器的标准弱信号输送到高压微机保护器，微机保护器的输出端连接开关机构。经过设置，本实用新型可以实现:
[0017]1、在高压侧设置传感器式高压电能表，减少了标准电压信号的二次转换，取消了标准电流信号接口的猛铜分流电阻，节能节材、计量更加公平公正。
[0018]2、设置毫伏级信号保护监控装置，该装置集保护、监控、通信、自动装置、故障录波、断路器状态检测等多功能于一体，能够在分析软件上显示各元件动作过程，便于事故分析和装置的调试，使箱式变压器整套装置真正实现了一体化、智能化。功能强大，实用性强。
[0019]3、遇到磁场异常，通过微机保护器发出警告。
[0020]本实用新型采用远程抄表系统当线损失常时，通过本测算分路线损和楼域线损确定线损失常的楼域，然后调用本楼用户的用电量历史数据进行比较分析，找出漏电地点或可疑窃电用户，防止偷电漏电;通过检测电力线载波的幅度可以有效地判定电网状况，当发现某用户终端载波幅度明显降低或消失时系统给出报警指示以告知该处有表前接线行为，实现了电网检测，安全等级高，不会受到病毒、黑客等的攻击避免数据破坏。
【附图说明】
[0021 ]图1为本实用新型的电气原理方框图；
[0022]图2为本实用新型的微机保护器的电气原理图；
【具体实施方式】
[0023]下面结合附图对本实用新型的实施例做进一步描述:
[0024]实施例1:
[0025]如图1、图2所示，包括变电站箱体、高压保护柜和低压保护柜，变压器箱体内设置依次连接的高压母线、变压器和低压配电装置，在变压器的高压侧的高压母线上依次设置传感器式高压电能表、传感器和开关机构，传感器和开关机构连接微机保护器;在传感器式高压电能表一侧设置磁场检测电路，磁场检测电路的输出端连接微机保护器。磁场检测电路设置若干霍尔传感器和外围电路，若干霍尔传感器围绕传感器式高压电能表。
[0026]高压保护柜和低压保护柜采用485线连接，也可以采用无线连接，尤其适用于检测信号和状态信号的传输。
[0027]开关机构一般采用大容量断路器，或者其他电磁控制装置。低压配电装置设置使用直列式熔断器开关。
[0028]微机保护器的输入端连接传感器的输出端，微机保护器的输出端连接开关机构。
[0029]微机保护器的输入端直接连接传感器式高压电能表的输出通讯端。
[0030]传感器为电流、电压组合式传感器，其输出端连接微机保护器。
[0031]微机保护器包括微处理器、DSP、FPGA和存储器，微处理器的输入端通过DSP连接10-16路模拟量输入通道，微处理器的输入端还通过FPGA连接12路开关量输入通道，微处理器的输出端通过FPGA连接8路开关量输出通道，微处理器的数据端连接存储器，模拟量输入通道设置A/D转换器，所述的微处理器设置通讯装置、对话显示装置和提醒报警装置。微处理器处理输入信号，根据不同的运行情况，控制输出，通过开关量输出通道控制开关机构动作，并且通过通讯装置、对话显示装置和提醒报警装置，实现数据的上传、抄送、输入、显示，实现运行状态的指示、报警或者预警。
[0032]微处理器CPU采用INTEL公司的通用处理器，除了模拟输入量处理以外的所有其它功能均由主CPU完成或协作完成，包括所有硬件初始化如现场可编程逻辑阵列FPGA和数字信号处理器DSP的软件下载和所有的通信和数字I/O 口处理。大规模现场可编程逻辑阵列FPGA负责整个系统的时序控制，包括模拟输入量的多路选择控制和定时转换，CPU与DSP的接口控制和数字输入量的选通和变位检测等。DSP负责模拟量的计算和故障检测，采用AD公司的高集成度单片数字信号处理器，内置一个DMA接口和一个串行接口，DMA接口用于和CPU之间传输数据，串行口用于从A/D转换器获取数据。SRAM( 512K)是CPU的工作内存，在装置掉电时，由一个I法拉的电容器给SRAM供电，保证其内部数据不丢失TLASH RAM(512K)用于保存整定方式字、装置运行自举程序、CPU运行程序、DSP运行程序以及FPGA的I/O配置数据等。
[0033]微机保护器根据设置优选外接14路交流模拟量和I路外部直流模拟量的输入，所有的交流模拟输入量都经互感器隔离，直流模拟输入量使用光电耦合器、固态继电器(经过飞电容)实现隔离。经过低通滤波的交流量同直流量一起进入多路转换开关，由FPGA控制其选通那一路进入A/D转换器，经过A/D转换后的数据直接进入DSP处理。A/D与DSP的同步由FPGA控制，FPGA内部的数字锁相环调整采样时钟与工频同步，使CPU通过FPGA动态跟随工频频率的变化，保证交流量的采样周期总是128个采样点/周波。内部直流量输入为零、正、负参考电压以及由一个内部芯片输出的温度值共四个内部模拟参考量，用于多路转换器、缓冲放大器、A/D转换器的校正与漂移补偿。开关量输入共12路，供外部使用的有10路，均为内部有源接点，外接空接点即可。2路开关量输入用于监视装置内部状态，如开关位置，跳合闸回路是否完好等。开关量输出共8路，分为两类。一类是SBO(Select-Before-Operate)即操作前预选择，一般作为保护跳合闸输出和遥控输出；另一类是DO(Digital-Output)普通数字量输出用作其他控制。装置默认配置8路SBO输出，内部使用了 2路SBO输出，外部使用的6路输出中最多可路配置成2路SBO输出和4路DO输出。
[0034]微机保护器为一体化智能化的监控装置，该装置集保护、监控、通信、自动装置、故障录波、断路器状态检测等多功能于一体，能够在分析软件上显示各元件动作过程，便于事故分析和装置的调试，为成品装置。
[0035]工作原理和使用过程:
[0036]变压器的高压侧设置传感器式高压电能表，即可以在高压侧实现计量，通过远传无线、光纤等方式把数据传回到低压侧，又可以采用传感器把高压侧的电流、电压信号用毫安、毫伏的弱信号传回到低压侧。传感器采集高压侧信号，经过处理，能够实现保护、监控、通信、自动切换控制开关机构、故障录波、断路器状态检测等多功能，能够在分析软件上显示各元件动作过程，便于事故分析和装置的调试。磁场检测电路检测异常外部磁场，将信号传入微机保护器进行分析处理，用于报警。
【主权项】
1.一种防强磁智能型集成变电站，包括变电站箱体、高压保护柜和低压保护柜，变压器箱体内设置依次连接的高压母线、变压器和低压配电装置，其特征在于: 在变压器的高压侧的高压母线上依次设置传感器式高压电能表、传感器和开关机构，传感器和开关机构连接微机保护器； 在传感器式高压电能表一侧设置磁场检测电路，磁场检测电路的输出端连接微机保护器。2.根据权利要求1所述的防强磁智能型集成变电站，其特征在于:所述的微机保护器的输入端连接传感器的输出端，微机保护器的输出端连接开关机构。3.根据权利要求2所述的防强磁智能型集成变电站，其特征在于:所述的微机保护器的输入端直接连接传感器式高压电能表的输出通讯端。4.根据权利要求1所述的防强磁智能型集成变电站，其特征在于:所述的传感器为电流、电压组合式传感器，其输出端连接微机保护器。5.根据权利要求1、2、3或4所述的防强磁智能型集成变电站，其特征在于:所述的微机保护器包括微处理器、DSP、FPGA和存储器，微处理器的输入端通过DSP连接10-16路模拟量输入通道，微处理器的输入端还通过FPGA连接12路开关量输入通道，微处理器的输出端通过FPGA连接8路开关量输出通道，微处理器的数据端连接存储器，模拟量输入通道设置A/D转换器，所述的微处理器设置通讯装置、对话显示装置和提醒报警装置。6.根据权利要求1所述的防强磁智能型集成变电站，其特征在于:所述的磁场检测电路设置若干霍尔传感器和外围电路，若干霍尔传感器围绕传感器式高压电能表。
【文档编号】H02B7/00GK205583473SQ201620186053
【公开日】2016年9月14日
【申请日】2016年3月2日
【发明人】李硕睿, 王洪兵, 张健敏
【申请人】李硕睿